Классификация машин постоянного тока

 

Возбуждение главного магнитного поля возможно с помощью либо электромагнитов, либо постоянных магнитов (менее распространенных).

Все рабочие характеристики машин постоянного тока при работе как в режиме генератора, так и в режиме двигателя зависят от способа включения по отношению к цепи якоря.

1. В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения имеет W _в витков, подключается к независимому источнику электроэнергии, благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах якоря машины. Для этих машин характерна независимость главного потока от нагрузки машины.

 

2. У машин с параллельным возбуждением цепь обмотки возбуждения соединяется параллельно с цепью якоря.

В этом случае ток возбуждения I _в во много раз меньше тока в якоре I _я

.

Напряжение U между выводами цепей якоря и возбуждения одно и тоже. Сопротивление обмотки возбуждения должно быть достаточно велико

.

Обмотка возбуждения машины параллельного возбуждения имеет большое число витков W _пар из тонкого провода, следовательно, значительное сопротивление.

Для машин параллельного возбуждения, работающих в системе большой мощности, характерно постоянство главного магнитного потока и его небольшая зависимость от условий нагрузки машины.

3. У машин с последовательным возбуждением ток якоря I _я равен току обмотки возбуждения I _в ,

.

 

Значение тока I _я в обмотке последовательного возбуждения велико, так что получение необходимой м.д.с.

.

Обмотка может иметь малое число витков W _посл. Характерно изменение в широких пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки.

4. В машинах со смешанным возбуждением на каждом полюсном сердечнике расположены две обмотки. Одна с числом витков W _пр подключена параллельно якорю, вторая с числом витком W _посл – последовательно.

В зависимости от преобладания м.д.с., созданных последовательной или параллельной обмоткой возбуждения, машина по своим характеристикам может быть машиной последовательного возбуждения с небольшой параллельной обмоткой или машиной параллельного возбуждения с небольшой последовательной обмоткой.

В большинстве машин смешанного возбуждения применяется согласное соединение, т.е. м.д.с. обмоток складываются. Встречное соединение применяют в немногих специальных случаях.

 

АНАЛИЗ ЩЕТОЧНОГО ТОКОСЪЕМА

Во вращающейся обмотке якоря моменты постоянного тока индуктируется переменная э.д.с. и для ее выпрямления необходим коллектор. Представим обмотку якоря в виде двух одинаковых витков, расположенных во взаимоперпендикулярных плоскостях и подключенных к коллектору.

При вращении витков 1 и 2 с угловой скоростью по часовой стрелке в них индуктируется э.д.с., положительные направления которых определяютя правилом буравчика.

;

;

; .

Главный магнитный поток: .

Виток 1 подключен к пластинам 1 и 3;

Виток 2 подключен к пластинам 2 и 4 коллектора.

В режиме х.х. напряжение между пластинами

; .

Выводы генератора подключены к виткам через неподвижные щетки a и b.

За один оборот коллектора его пластины 3,4,1,2,3 последовательно контактируют со щеткой a, а пластины 1,2,3,4,1 – со щеткой b.

Т.к. ток I_a переменный, то он меняет свое направление в зависимости от того в каком полюсе магнитного поля находится проводник. Поэтому щетка b будет заряжена положительно, а щетка a отрицательно.

Временная последовательность контакта с пластинами щетки a – U ₃₁, U ₄₂, U ₁₃, U ₂₄, U ₃₁.

Если поменять направление вращения витков и коллектора изменится направление напряжения генератора U_ab.

Последовательность контакта пластин со щеткой a – 3,2,1,4,3 (U ₃₁, U ₂₄, U ₁₃, U ₄₂, U ₃₁), со щеткой b – 1,4,3,2,1 (U ₁₃, U ₄₂, U ₃₁, U ₂₄, U ₁₃).

Применение ферромагнитного якоря позволяет равномерно распределить индукцию В в зазоре и таким образом уменьшает пульсацию напряжения генератора.

В генераторе щетки и коллектор необходимы для выпрямления переменной э.д.с. В двигателе обеспечивают непрерывность вращения якоря. Во всех проводах параллельных ветвей обмотки якоря ток один и тот же. Если на все эти провода действует электромагнитная сила одного направления, то двигатель развивает наибольший вращающий момент. Когда же провод проходит из области одного полюса в область другого, то одновременно щетки и коллектор производят переключение в нем направлении тока, так что сохраняется неизменность направления вращения.